JP2023136977A - Capacitor and power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサの構造に関する。 The present invention relates to the structure of a capacitor.
車載用のインバータ装置に例示される電力変換装置はIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子を備える。前記インバータ装置においては、外部ノイズや前記スイッチング素子から発生するノイズをカットするためにフェライトコアを備える必要がある。前記フェライトコアは、例えば前記インバータ装置のバッテリーからの直流電力の入力部であるP極用,N極用の端子部に接続されるバスバーに付帯される。インバータ装置のバスバーにフェライトコアを付帯する先行技術として、特許文献1がある。
A power converter device, exemplified by an inverter device for a vehicle, includes a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor). The inverter device needs to include a ferrite core in order to cut external noise and noise generated from the switching elements. The ferrite core is attached to, for example, a bus bar connected to terminal portions for P and N poles that are input portions of DC power from a battery of the inverter device.
フェライトコアと電力変換装置の他の部品例えば特許文献2,3のコンデンサは独立した部品として存在するので、当該電力変換装置の各種の部品の配置スペースを考慮してフェライトコアをバスバーに付帯する必要がある。
Since the ferrite core and other parts of the power conversion device, such as the capacitors in
一方、特許文献2,3のコンデンサは中空部を備える特殊な形状をしている。
On the other hand, the capacitors disclosed in
本発明は、以上の事情を鑑み、フェライトコアを要する電力変換装置の部品点数を削減して製造コストの低減及び組み立て性の向上を図ることを課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to reduce the number of parts of a power conversion device that requires a ferrite core, thereby reducing manufacturing costs and improving ease of assembly.
そこで、本発明の一態様は、中空円型のコンデンサ本体部を有し、このコンデンサ本体部の中空部に当該コンデンサ本体部と同軸に中空円型のフェライトコアが設けられるコンデンサである。 Accordingly, one aspect of the present invention is a capacitor that has a hollow circular capacitor main body, and a hollow circular ferrite core is provided in the hollow portion of the capacitor main body coaxially with the capacitor main body.
本発明の一態様は、前記コンデンサにおいて、前記コンデンサ本体部は、電気部品に接続されるP極用,N極用の端子部を備え、前記P極用,N極用の端子部は、前記コンデンサ本体部の中空部付近の表面から露出して当該コンデンサ本体部の軸心に向かって突設される。 In one aspect of the present invention, in the capacitor, the capacitor main body portion includes terminal portions for P and N poles connected to electrical components, and the terminal portions for P and N poles are connected to the It is exposed from the surface near the hollow part of the capacitor body and protrudes toward the axis of the capacitor body.
本発明の一態様は、前記コンデンサにおいて、前記電気部品は、三相の電力変換装置の半導体モジュールであり、前記P極用,N極用の端子部は、前記コンデンサ本体部の中空部の周縁に沿って前記三相に対応して三つ配置される。 In one aspect of the present invention, in the capacitor, the electrical component is a semiconductor module of a three-phase power converter, and the P-pole and N-pole terminal portions are located at the periphery of a hollow portion of the capacitor body. Three lines are arranged along the line corresponding to the three phases.
本発明の一態様は、前記コンデンサにおいて、前記フェライトコアには、前記電気部品並びに前記P極用,N極用の端子部に接続されるバスバーが挿通される。 In one aspect of the present invention, in the capacitor, a bus bar connected to the electric component and the P-pole and N-pole terminal portions is inserted through the ferrite core.
本発明の一態様は、前記コンデンサにおいて、前記コンデンサ本体部と前記電気部品との間に冷却器が配置される。 In one aspect of the present invention, in the capacitor, a cooler is disposed between the capacitor main body and the electrical component.
本発明の一態様は、上記のコンデンサを備えた電力変換装置である。 One embodiment of the present invention is a power conversion device including the above capacitor.
以上の本発明によれば、フェライトコアを要する電力変換装置の部品点数を削減して製造コストの低減及び組み立て性の向上を図ることができる。 According to the present invention described above, it is possible to reduce the number of parts of a power conversion device that requires a ferrite core, thereby reducing manufacturing costs and improving ease of assembly.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示された本発明の一実施形態であるコンデンサ1は、例えば図4に示された電力変換装置の一態様である車載用の三相のインバータ装置2に適用される。
A
コンデンサ1は、中空円型のコンデンサ本体部10を有する。そして、コンデンサ本体部10の中空部14にはコンデンサ本体部10と同軸に中空円型のフェライトコア3が設けられる。
The
コンデンサ本体部10は、図示省略のコンデンサ素子を収容した中空円筒状の樹脂ケース11と、この樹脂ケース11内に封止樹脂が充填されて成るポッティング部12を有する。そして、ポッティング部12は、前記コンデンサ素子に接続されたP極用,N極用の一対の端子部13P,13Nを備える。端子部13P,13Nは、コンデンサ本体部10の中空部周縁付近の表面から露出してコンデンサ本体部10の軸心に向かって突設される。
The capacitor
端子部13P,13Nは、インバータ装置2の三相(U相、V相、W相)に対応してコンデンサ本体部10の中空部の周縁に沿って三つ配置される。そして、図2のように、U相,V相,W相の端子部13P,13Nには、インバータ装置2の電気部品としてインバータ装置2のU相,V相,W相に各々対応するパワーカード型の半導体モジュール4U,4V,4Wが接続される。
Three
半導体モジュール4U,4V,4Wは、図4に示したようにIGBTからなる上アーム41及び下アーム42を搭載する。半導体モジュール4U,4V,4WのP極端子である上アーム41のコレクタ端子4Pは、図2に示したようにコンデンサ1のP極用の端子部13Pに接続される。同様に、半導体モジュール4U,4V,4WのN極端子である下アームのエミッタ端子4Nは、コンデンサ1のN極用の端子部13Nに接続される。
As shown in FIG. 4, the
また、半導体モジュール4Uのコレクタ端子4P及び端子部13Pには、フェライトコア3の中空部に挿通された入力バスバーPが締結具により締結される。同様に、半導体モジュール4Uのエミッタ端子4N及び端子部13Nには、フェライトコア3の中空部30に挿通された入力バスバーNが締結具により締結される。尚、入力バスバーP,Nには放電抵抗7が接続されている。
Further, an input bus bar P inserted into the hollow part of the
半導体モジュール4U,4V,4Wに各々対応するコンデンサ1の三つのP極用の端子部13Pは、樹脂ケース11内のコンデンサ素子によって電気的接続がされている。同様にコンデンサ1の三つのN極用の端子部13Nも、前記コンデンサ素子によって電気的接続がされている。よって、前記いずれか一つの半導体モジュール4のコレクタ端子4P,エミッタ端子4Nに入力バスバーP,Nが接続されると、他の2つの半導体モジュール4にもバッテリーからの電力が通電されることになる。
Three P-
そして、半導体モジュール4U,4V,4Wの出力端子43には、図4の三相のモータ5に繋がる出力バスバー5U,5V,5Wが各々接続される。さらに、出力バスバー5U,5V,5Wにはホール電流検出器6が各々付帯される。
以上のコンデンサ1によれば、コンデンサ1の中空部14にフェライトコア3がコンデンサ1と同軸に一体的に設けられたことで、インバータ装置2内におけるフェライトコア3の配置スペースを考慮することなく、フェライトコア3を入力バスバーP,Nに付帯できる。したがって、フェライトコア3を要するインバータ装置2の部品点数を削減できるので、製造コストの低減及び組立性の向上を図ることできる。
According to the
特に、端子部13P,13Nがコンデンサ本体部10の中空部付近の表面から露出してコンデンサ本体部10の軸心に向かって突設されたことで、フェライトコア3に挿通される入力バスバーP,Nとコンデンサ1と半導体モジュール4U,4V,4Wとの距離が短くなる。したがって、入力バスバーP,Nとコンデンサ1及び半導体モジュール4U,4V,4Wとの電気的な接続を省スペースで可能となり、入力バスバーP,Nの短縮化及びインバータ装置2の小型化が図られる。
In particular, since the
また、端子部13P,13Nは、単相または三相の電力変換装置の半導体モジュール4の数に応じてコンデンサ本体部10の中空部の周縁に沿って複数配置可能である。したがって、図2の三相のインバータ装置2のみならず、直流コンデンサを備える電力変換装置、例えば、単相のインバータ装置の単一の半導体モジュール4にも、本態様のコンデンサ1を適用できる。また、コンデンサ1は、上述のパワーカード型のものに限定されることなく、他の仕様の半導体モジュールにも適用できる。
Further, a plurality of
さらに、入力バスバーP,Nはフェライトコア3に挿通されると半導体モジュール4U,4V,4Wのコレクタ端子4P,エミッタ端子4N及びコンデンサ本体部10の端子部13P,13Nに接続可能となる。したがって、入力バスバーP,Nと半導体モジュール4U,4V,4Wとコンデンサ1との接続作業性が向上する。
Further, when the input bus bars P and N are inserted through the
尚、図3に示したように、コンデンサ本体部10と半導体モジュール4U,4V,4Wとの間には、半導体モジュール4U,4V,4Wを冷却するヒートシンクからなる冷却器8を配置するとよい。冷却器8には配管81,82を介して冷媒が循環供給される。本態様によれば、半導体モジュール4U,4V,4Wのみならずコンデンサ1の上面も冷却できるので、コンデンサ1及び半導体モジュール4U,4V,4Wを備えた電力変換装置の信頼性の向上を図ることができる。
Incidentally, as shown in FIG. 3, a
1…コンデンサ、10…コンデンサ本体部、11…樹脂ケース、12…ポッティング部、13P…P極用の端子部、13N…N極用の端子部、14…中空部
2…インバータ装置、
3…フェライトコア、30…中空部
4,4U,4V,4W…半導体モジュール、41…上アーム、42…下アーム、4P…コレクタ端子、4N…エミッタ端子
5…モータ、5U,5V,5W…出力バスバー
6…ホール電流検出器
7…放電抵抗
8…冷却器、81,82…配管
P,N…入力バスバー
DESCRIPTION OF
3... Ferrite core, 30...
Claims (6)
このコンデンサ本体部の中空部に当該コンデンサ本体部と同軸に中空円型のフェライトコアが設けられたこと
を特徴とするコンデンサ。 It has a hollow circular capacitor body,
A capacitor characterized in that a hollow circular ferrite core is provided in a hollow portion of the capacitor body coaxially with the capacitor body.
前記P極用,N極用の端子部は、前記コンデンサ本体部の中空部付近の表面から露出して当該コンデンサ本体部の軸心に向かって突設されたこと
を特徴とする請求項1に記載のコンデンサ。 The capacitor main body includes terminals for P and N poles connected to electrical components,
2. The terminal portions for the P and N poles are exposed from the surface near the hollow portion of the capacitor body and protrude toward the axis of the capacitor body. Capacitors listed.
前記P極用,N極用の端子部は、前記コンデンサ本体部の中空部の周縁に沿って前記三相に対応して三つ配置されること
を特徴とする請求項2に記載のコンデンサ。 The electrical component is a semiconductor module of a three-phase power conversion device,
3. The capacitor according to claim 2, wherein three terminal portions for the P-pole and the N-pole are arranged along the periphery of the hollow portion of the capacitor body corresponding to the three phases.
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